为什么苏式战机在地面时机头指向都是略向下倾斜,有一个向下的角度,而不是水平的?
为什么苏式战机在地面时机头指向都是略向下倾斜,有一个向下的角度,而不是水平的?
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因为要看路啊。美帝的有个大屏幕看所以不用。
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图注:机头略微下倾的苏-27SM3
首先必须指出,问题中所指的在地面时机头指向略微向下倾斜的苏式战机,其实应该指的是苏-27和米格-29第四代战斗机,实际上并非是所有苏式战机都机头略微向下的,比如我们看到米格-25、苏-25等战机,机头就是与地面呈水平状况的。再者说,实际上在地面时机头指向略微向下倾斜的,也不止是苏-27和米格-29这两款苏式战机,美国的F-16、中国的歼-10B/C战斗机也都是如此。
那么为什么会出现有的战机在地面时机头指向略微向下倾斜的现象呢?这种设计有什么特别之处呢?
实际上,这在空气动力学角度上来讲,是一种专门有意为之的气动设计结构,其特点,是能够对战斗机迎头来的气流进行预压缩,我们知道,战斗机在高速前飞过程中,与空气发生相对运动,战斗机来流,在略微向下倾斜的机头(包括机头下较为平坦的结构,歼-10B/C机腹下较平,机头截面呈扁圆形)压缩和引导下,气流经过一定的预压缩,体积有所缩小,密度有所增加,而后以一个较为平顺的状态,进入机腹下的发动机进气道。经过预压缩的空气不但密度更大,相对而言流量更大,而且经过预压缩还有一定的整流效果,因此进入进气道的空气更顺畅,我们知道,发动机进气量越大,越有利于发动机燃烧室燃烧,越有利于提供更大的推力和功率,而同样的气流,紊乱气流进入发动机,不但不能顺畅燃烧,还会发生喘振等事故,而顺畅的气流进入发动机,则更有利于燃烧。
图注:机头下倾,飞行员前下向视野改善的歼-10B
因此机头指向略微向下倾斜,与机腹进气道设计相配合,可以起到有利于提高飞机气动效率和发动机工作效率的效果。这也是为什么同样采用机腹吊挂短舱式进气道的米格-29和苏-27,以及同样采用机腹下进气道的F-16和歼-10B/C都采用这一设计的原因所在了。而很多不是机腹进气道设计的,就没必要采用这一设计,该设计是与机腹进气道相匹配的。
除了气动方面的原因,机头指向都是略向下倾斜还有一个好处,就是机头下倾,有利于改善飞行员的前下方视野,有利于飞行员在对地打击时的视野观测便利。歼-10A战斗机本为侧重截击任务的空优战斗机,而在歼-10B/C改进型上则突出多用途性能,强调增强对地打击能力,这也是歼-10A没有采用机头下倾设计,而在歼-10B/C上却采用这一设计的原因所在。
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苏霍伊设计局的苏-27“侧卫”战斗机在1985年6月投入使用后,立即成为经典机型。这款战斗机的设计是为了对抗美国优秀的F-14“雄猫”舰载重型战斗机和经典的F-15“鹰”式空中优势战斗机。双引擎重型平台从其空中优势的根源发展而来,在漫长的高空飞行中成为一架完整的多功能战斗机。
即使在今天,该系列仍然是西方第四代机型的一线对手,并且已经发展到包括相关的苏-30、苏-33和苏-35以及中国的几个分支。预计苏-27家族将在现代战场上保持几十年的存在,甚至在T-50 PAK-FA出现服役时也是如此。 苏-27的起源可以追溯到20世纪70年代,当时苏联空军和飞机工业部联合研究未来苏联战斗机平台的概念。
多任务是时代的呼唤——一架飞机完成各种任务,如拦截、防空和和对地攻击。 对于重型战斗机来说,苏联的重点落在了一种设计上,这种设计有望展示出优异的性能和机动性,尽管它的尺寸很大,而轻型飞机则有望成为米高扬米格-29的“支点”。重型战斗机将占俄罗斯空军的四分之一以上,这种轻型机用于填补剩余——按照经济大规模生产的路线制造,随时出口可供苏联在世界各地的盟友使用。
第30中央研究和发展研究所努力为新的重型战斗机形式制定了计划,使它具有圆滑的翼身混合体,顶部有双垂直尾翼,并有双发动机布局。翼身布局提供了承载大而重的战争载荷所需的强度,双引擎配置提供了高性能战斗机所需的必要动力和生存能力(如果一个引擎在战斗中损坏,飞机有更多的机会返回)。
飞行员的态势感知将由一套先进的机载设备和一个提供出色的全方位视野的气泡式座舱盖来处理。强大的扫描跟踪雷达将安装在鼻锥上。 苏-27系列战斗机机头向下是为了获得更好的能见度,同时也增加了机头的体积,这样就 可以安装一个更大的雷达。
机头下垂不会改变座椅的方向。它的作用是在双座版本中给导航员提供可视性(在我看来因此更好看)。在单座机上,分配的空间可能被用来倾斜座椅靠背,向后倾斜确实有助于减轻重力效应。
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这和飞机的气动布局息息相关,苏式飞机不管怎么看,都能看出苏–27的影子在里面,包括苏-57在内都有苏–27或多或少的影子,如进气道一直在机腹下。这足以说明苏–27的气动布局是非常优秀的,它采用翼身融合技术,悬臂式中单翼,翼根外有光滑弯曲前伸的边条翼,双垂尾常规式布局。这里需要给大家普及一下战斗机的气动布局,世界主流的气动布局有常规布局、鸭式布局、无尾布局、三翼面布局、飞翼布局还有不常见的变后掠翼布局。那么,苏式飞机的机头为什么是轻微的向下倾斜呢?
其一、苏式飞机在机翼根部都有一根边条翼,这样会让飞机在大迎角状态下获得更多的升力,满足格斗需求。而研究人员发现机头向下时,因为机头的倾斜可以减少空气阻力,飞机在做大迎角、大过载的机动飞行时会更优异,这对提高战斗机的格斗性能具有重要的意义。
其二、和飞行员的视野有关。都知道俄式机载雷达比西方的机载雷达体积要大,再加上其它的光学系统,就需要更大的空间来装载。而飞机机头的内部空间有限,只有延长机头来获取足够的空间,这也是苏式飞机机头要长于其它飞机的原因。机头长了,就会影响飞行员的视野,而机头向下倾斜可以让改善这一问题,让飞行员的视野更宽阔。
最后说一下,其实不光苏式飞机,米式飞机也有机头倾斜,俄罗斯研发的战斗机都有这个问题(苏–57得到改善),只是分明显和不明显而已。大概是因为苏–27的影响吧,毕竟苏–27的影响力摆在哪里。
米格35战斗机
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战机是一个国家重要的空中武装力量,它对一个国家掌握制空权,进行空中支援有着不可替代的作用。而在战机的设计上,各国风格比较迥异,比如俄罗斯就喜欢把战斗机的头部设计成向下的样子,那么这样设计有什么好处呢?
实验发现,这样设计的好处是很明显的。首先是飞行员的视野获得了很大的提升,因为平直的头部会遮挡飞行员前面的一部分视野,造成视野盲区,而如果飞机的头部向下倾斜的话,原先遮挡飞行员视野的头部就不会出现在飞行员的视野中,这样就开阔了飞行员的视野,这也是为什么俄罗斯战机座舱的加强框很大的缘故,因为下垂的机头可以弥补实现的不足。值得注意的是,这种设计并不是俄罗斯一家的专利,我国的歼10也采用了这种设计。
同时,这个设计也有利于飞机的起飞和降落。一个原因也是由于视野问题,向下倾斜的头部设计可以让飞行员在降落时可以获得一部分飞机下方的视野。另一个原因就是这样向下倾斜的设计有利于减少飞机起飞时的迎风受力。飞机在起飞时,头部会向上倾斜,此时如果飞机的头部是平直的,其迎风的受力点就都会在战机的下方,这样战机在很大程度上会失衡,如果将战机的头部向下倾斜的话,其一部分受力点就会在飞机的上方,这样则有利于战机起飞时的平衡。
此外,这样向下倾斜的设计还有其他的一些好处,比如能硕大的机头够容纳更大的雷达、翼身融合后下厨机机头又能获得额外的升力,能够有更小的盘旋半径等等。而俄罗斯凭借着这种设计,在与西方战机的较量之中多次获得了上风。
所以不管是怎样的设计,能够提升战机的性能就是好的设计,而且不仅仅俄罗斯的战机有这种设计,西方的很多国家的战机也曾有过这种设计。
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